KR101206031B1

KR101206031B1 - 변조 가능한 외부 공진기형 면발광 레이저 및 이를 채용한디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101206031B1
Application number: KR1020060007907A
Authority: KR
Inventors: 조수행
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2012-11-28
Also published as: KR20070077968A; US7480321B2; JP2007201434A; CN101009421A; US20070171951A1

Abstract

조사되는 레이저 빔의 변조가 가능하도록 외부 공진기를 구성하는 미러의 구조가 개선된 외부 공진기형 면발광 레이저 및 이를 채용한 디스플레이 장치가 개시되어 있다.

이 개시된 VECSEL은 펌핑 광원과; 펌핑 광원에서 조사된 펌프 빔에 의해 여기되어, 소정 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 칩과; 레이저 칩으로부터 이격 배치되어, 입사된 레이저 빔의 진행 경로를 변환하는 폴딩미러와; 폴딩미러와 마주하게 배치되는 것으로, 폴딩미러에서 반사되어 입사되는 레이저 빔을 선택적으로 폴딩미러 쪽으로 반사시키도록 회전 구동되는 가동미러 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 개시된 디스플레이 장치는 상기한 구조를 가지는 VECSEL과; VECSEL에서 출력된 레이저 빔을 주사하는 광주사유니트와; 스크린으로 향하는 레이저 빔을 확대 투과시키는 투사광학계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변조 가능한 외부 공진기형 면발광 레이저 및 이를 채용한 디스플레이 장치{VECSEL having modulating mirror and display apparatus using the same}

도 1은 종래의 외부 공진기형 면발광 레이저(VECSEL)의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변조 가능한 VECSEL의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 3은 도 2의 가동미러 유니트를 보인 개략적인 사시도.

도 4a 및 도 4b 각각은 도 2의 가동미러 유니트의 동작 상태를 보인 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31...펌핑 광원 35...콜리메이팅 렌즈

41...레이저 칩 43...히트싱크

45...복굴절 필터 47...폴딩미러

48...파장필터 49...SHG 결정

50...가동미러 유니트 51...베이스

53...포스트 55...가동미러

57...힌지 59...구동부

60...전원 100, 200...VECSEL

111, 210...실린드리컬 렌즈 120, 220...선형 반사패널

130, 230...투사 광학계 141, 241...스캐닝 미러

150, 250...스크린

본 발명은 외부 공진기형 면발광 레이저 및 이를 채용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 조사되는 레이저 빔의 변조가 가능하도록 외부 공진기를 구성하는 미러의 구조가 개선된 외부 공진기형 면발광 레이저 및 이를 채용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

외부 공진기형 면발광 레이저(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser; 이하, VECSEL 이라 한다)는 수직 공진기형 면발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL)의 상부 미러를 외부의 미러로 대체하여 이득 영역을 증가시킴으로써, 수 와트 내지 수 십 와트 이상의 고출력을 얻도록 하는 표면 발광형 레이저의 하나이다.

도 1은 종래에 따른 엔드 펌피드(end pumped) 타입의 VECSEL의 광학적 배치 를 보인 개략적인 도면이다.

도면을 참조하면, 종래의 VECSEL은 펌프 빔을 제공하는 펌핑 유니트와, 펌프 빔에 의해 여기되어 레이저 빔을 방출하는 레이저 칩(11) 및, 레이저 칩(11)의 외부에 마련되어 외부 공진기를 구성하는 외부공진미러(17)(19)를 포함한다.

펌핑 유니트는 펌핑 광원(1)과, 이 펌핑 광원(1)에서 조사된 펌프 빔을 집속하는 콜리메이팅 렌즈(5)를 포함하는 것으로, 상기 레이저 칩(11)의 레이저 빔이 출력되는 부분에 펌프 빔을 제공한다.

상기 레이저 칩(11)의 일면에는 상기 레이저 칩(11)에서 발생된 열을 방출하는 히트싱크(13)가 마련되어 있다.

상기 외부공진미러는 제1 및 제2미러(17)(19)를 포함한다. 상기 제1미러(17)는 상기 레이저 칩(11)으로부터 이격되며, 상기 레이저 칩(11)에서 조사된 광의 입사광축에 대해 경사 배치되어 있다. 이 제1미러(17)는 상기 레이저 칩(11) 및 상기 제2미러(19)와 마주하는 면이 오목 반사면(17a)으로 되어 있어서, 제2미러(19)와 레이저 칩(11) 사이에서 공진하는 레이저 빔이 발산되는 것을 방지한다. 상기 제2미러(19)는 외부 공진기를 형성하는 것으로, 상기 제1미러(17)와 마주하게 배치되어, 상기 제1미러(17) 쪽에서 입사되는 광을 제1미러(17) 쪽으로 재반사시킨다.

또한, 상기 제1미러(17)와 상기 레이저 칩(11) 사이에는 소정 파장의 레이저 빔만을 통과시키는 복굴절 필터(15)가 배치되고, 상기 제1미러(17)와 상기 제2미러(19) 사이에는 2차 고조파 발생(Second Harmonic Generation; SHG) 결정(21)이 배치되어 있다. 여기서, 상기 SHG 결정(21)은 투과하는 광을 상기 레이저 칩(11)에서 조사된 레이저 빔의 파장을 그 절반인 1/2 파장의 광으로 변환한다.

한편, 상기한 바와 같이 구성된 VECSEL 자체에는 레이저 출력을 변조하는 수단이 구비되어 있지 않다. 따라서, 상기한 VECSEL을 레이저 디스플레이 장치 등의 각 칼라별 주사용 광원으로 응용하고자 하는 경우, 투사하고자 하는 화상에 대응되게 출력되는 레이저를 제어하는 음향 광 변조기 등의 외부 광 변조기 또는, 칼라 휠(color wheel) 등을 구비하여야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 감안하여 안출된 것으로서, 외부 공진기를 구성하는 미러의 구조를 개선하여 레이저 출력을 변조할 수 있도록 된 구조의 변조 가능한 수직 공진기형 면발광 레이저 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 공진기형 면발광 레이저(VECSEL)는, 펌핑 광원과; 상기 펌핑 광원에서 조사된 펌프 빔에 의해 여기되어, 소정 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 칩과; 상기 레이저 칩으로부터 이격되며, 상기 레이저 칩에서 조사된 광의 입사광축에 대해 경사 배치되어, 입사된 레이저 빔의 진행 경로를 변환하는 폴딩미러와; 상기 폴딩미러와 마주하게 배치되는 것으로, 상기 폴딩미러에서 반사되어 입사되는 레이저 빔을 선택적으로 상기 폴딩미러 쪽으로 반사시키도록 회전 구동되는 가동미러 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 폴딩미러와 상기 가동미러 유니트 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 레이저 칩에서 조사된 레이저 빔의 파장을 1/2 파장의 레이저 빔으로 변환하는 SHG 결정과; 상기 레이저 칩과 상기 폴딩미러 사이의 광경로 상에 배치되어, 소정 파장의 레이저 빔 만을 통과시키는 복굴절 필터와; 상기 레이저 칩의 일면에 형성되는 것으로, 상기 레이저 칩에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트싱크;를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 스크린에 레이저 빔을 주사하여 영상을 표시하는 레이저 디스플레이 장치는, 상기한 구조를 가지는 것으로, 변조된 레이저 빔을 출력하는 VECSEL과; 상기 VECSEL에서 출력된 레이저 빔을 주사하여 상기 스크린에 평면 영상이 제공되도록 하는 광주사유니트와; 상기 VECSEL과 상기 스크린 사이에 배치되어, 상기 스크린으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변조 가능한 VECSEL 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변조 가능한 VECSEL의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이고, 도 3은 도 2의 가동미러 유니트를 보인 개략적인 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 변조 가능한 VECSEL은 펌핑(pumping) 광원(31)과, 이 펌핑 광원(31)에서 조사된 펌프 빔에 의해 여기되어 소정 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 칩(41)과, 상기 레이저 칩(41)과 함께 공진기를 형성하는 폴딩미러(folding mirror)(47) 및 가동미러 유니트(50)를 포함한 다.

상기 펌핑 광원(31)은 상기 레이저 칩(41)의 레이저 빔이 조사되는 면 또는 그 이면에 배치되어, 상기 레이저 칩(23)에 펌프 빔을 제공한다. 여기서, 상기 펌핑 광원(31)과 상기 레이저 칩(41) 사이에 콜리메이팅 렌즈(35)를 더 포함하여, 상기 펌핑 광원(31)에서 조사된 펌프 빔을 집속할 수 있다.

상기 레이저 칩(41)은 펌프 빔에 여기되어 소정 파장의 광을 방출하는 활성층과, 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector; DBR)층을 포함한다. 상기 DBR층은 상기 활성층에서 발생한 레이저 빔을 상기 가동미러 유니트(50) 방향으로 반사하여, 레이저 빔이 DBR층과 가동미러 유니트(50) 사이에서 공진하도록 하는 미러층이다.

여기서, 상기 레이저 칩(41)의 일면에는 히트싱크(43)가 더 포함된 것이 바람직하다. 상기 히트싱크(43)는 상기 레이저 칩(41)에서 발생된 열을 외부로 방출한다. 도 2에 도시된 바와 같이 펌핑 광원(31)이 상기 레이저 칩(41)의 레이저 빔이 조사되는 면의 이면에 형성된 경우, 상기 히트싱크(43)는 상기 펌핑 광원(31)에서 조사된 펌프 빔이 투과되는 투명소재로 구성되거나, 상기 펌핑 빔이 통과되도록 형성된 개구부(미도시)를 가진다.

상기 폴딩미러(47)는 입사된 레이저 빔의 진행 경로를 변환하는 것으로, 상기 레이저 칩(41)으로부터 이격되며, 상기 레이저 칩(41)에서 조사된 광의 입사광축(I)에 대해 경사 배치된다. 즉, 상기 레이저 칩(41) 쪽에서 입사된 광은 상기 가동미러 유니트(50) 쪽으로 반사시키고, 상기 가동미러 유니트(50) 쪽에서 입사된 광의 대부분은 상기 레이저 칩(41) 쪽으로 반사시킨다. 그리고, 상기 폴딩미러(47)는 소정 파장 조건을 만족하는 소정 파장의 광을 투과시킴으로써, 레이저 빔이 출력되도록 한다.

상기 폴딩미러(47)는 상기 레이저 칩(41)과 마주하는 면이 오목 반사면(47a)으로 되어 있다. 따라서, 레이저 칩(41)과 상기 가동미러 유니트(50) 사이에서 공진되는 레이저 광의 대부분이 레이저 칩(41)과 가동미러 유니트(50) 사이에서 벗어나는 것을 억제한다.

바람직하게는, 상기 오목 반사면(47a) 상에 형성되어, 입사광의 파장에 따라 다른 반사율과 투과율을 갖도록 된 파장필터(48)가 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 파장필터(48)는 상기 레이저 칩(41)에서 조사된 소정 파장의 레이저 광은 반사시키고, 후술하는 SHG 결정(49)에 의하여 파장 변환된 레이저 광의 적어도 일부는 투과시킨다.

상기 가동미러 유니트(50)는 상기 오목 반사면(47a)과 마주하게 배치된다. 이 가동미러 유니트(50)는 외부 공진기를 구성함과 아울러 상기 폴딩미러(47)를 투과하여 출력되는 레이저 빔이 변조되도록 한다.

이를 위하여, 상기 가동미러 유니트(50)는 베이스(51)와, 상기 베이스(51) 상에 회동 가능하게 설치된 가동미러(55)와, 상기 베이스(51)에서 설치되어 상기 가동미러(55)를 왕복 회전 구동하는 구동부(59)를 포함한다.

상기 가동미러(55)는 포스트(53)에 의하여 상기 베이스(52) 상에 이격 배치되는 것으로, 포스트(53)와 가동미러(55) 사이에 마련된 힌지(57)에 의하여 회동 가능하게 설치된다.

상기 구동부(59)는 압전 구동, 정전용량 구동 또는 전자기 구동에 의해 제공된 구동력에 의하여 상기 가동미러(55)를 왕복 회전 구동시킨다. 즉, 상기 구동부(59)는 전원(60)에서 전원의 공급 여부에 따라 상기 가동미러(55)를 도 4a 및 도 4b 각각에 도시된 바와 같은 동작 상태가 되도록 구동한다.

도 4a는 온 상태(On-state)를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 가동미러(55)가 배치된 경우는 레이저 칩(도 2의 41)과 가동미러(55) 사이에 공진 구조를 이루어 정상적으로 레이저 빔을 출력할 수 있다. 한편, 도 4b는 오프 상태(Off-state)를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 가동미러(55)가 오배열된 경우는 상기 레이저 칩(도 2의 41) 쪽에서 입사된 빔(L₁)이 상기 가동미러(55)에서 반사시 L₂로 표시된 바와 같이 다른 경로로 진행한다. 따라서, 오프 상태에서는 본 발명에 따른 VECSEL은 레이저 빔을 출력하지 않는다.

상기한 바와 같이, 외부 공진미러를 가동미러 유니트(50)로 대체함으로써, 상기 가동미러(51)의 구동 상태에 따라서 레이저 빔 출력을 제어할 수 있는 바, 별도의 외부 변조기의 추가 구성 없이도 변조 가능한 레이저 빔 출력을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 SHG 결정(49)과, 복굴절 필터(45)가 더 구비된 것이 바람직하다. 상기 SHG 결정(49)은 상기 폴딩미러(47)와 상기 가동미러 유니트(50) 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 레이저 칩(41)에서 조사된 레이저 광의 파장을 그 절 반인 1/2 파장의 광으로 변환한다. 예를 들어, 상기 레이저 칩(41)에서 조사된 레이저 광의 파장이 1064 nm인 경우, 상기 SHG(49)를 통하여 변환된 레이저 광의 파장은 532 nm 이다.

상기 복굴절 필터(45)는 상기 레이저 칩(41)과 상기 폴딩미러(47) 사이의 광경로 상에 배치되어, 소정 파장의 레이저 광만을 통과시킴으로써 이 통과된 파장의 레이저 광만이 공진 되도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 스크린(150)에 레이저 빔을 주사하여 영상을 표시하는 것으로서, 변조된 레이저 빔을 출력하는 VECSEL(100)과, 광주사유니트 및 상기 VECSEL(100)와 상기 스크린(150) 사이에 배치되어 상기 스크린(150)으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계(130)를 포함한다.

상기 VECSEL(100)은 도 2 내지 도 4b를 참조하여 설명된 바와 같은 구조의 변조 가능한 구조의 레이저로서, 스크린에 투영하고자 하는 영상에 대응되는 레이저 빔을 출력한다. 여기서, 상기 VECSEL(100)은 칼라 디스플레이를 구현하기 위하여, 적, 청, 녹색 파장의 레이저 광을 각각 출력하는 제1 내지 제3VECSEL(101)(103)(105)을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도 5는 제1 내지 제3VECSEL(101)(103)(105)가 위에서 아래 방향으로 배치된 것을 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 순서를 바꾸어 배치되는 것도 가능하다. 또 한, 적, 청, 녹색 파장의 광을 각각 조사하는 제1 내지 제3VECSEL(101)(103)(105)를 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 파장의 광을 조사하는 레이저로 구성되는 것과, 3개 이외의 복수의 레이저로 구성되는 것도 가능하다.

상기 광주사유니트는 상기 VECSEL(100)에서 조사된 광을 주사하여 상기 스크린(150)에 평면 영상이 제공되도록 한다. 이를 위하여, 상기 광주사유니트는 실린드리컬 렌즈(110)와, 선형 반사패널(120) 및, 스캐닝 미러(141)를 포함한다.

상기 실린드리컬 렌즈(110)는 상기 VECSEL(100)에서 조사된 광의 단면 형상이 선형상의 광이 되도록 입사광을 정형한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3VECSEL(101)(103)(105)를 광원으로 포함하는 경우, 상기 실린드리컬 렌즈(110)는 상기 제1 내지 제3VECSEL(101)(103)(105) 각각에서 조사된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈(111)(113)(115)를 포함하여, 각 레이저 광에 대해 빔을 정형한다.

상기 선형 반사패널(120)은 상기 실린드리컬 렌즈(110)와 상기 스캐닝 미러(141) 사이에 배치되며, 입사된 선형상의 광을 화소 단위로 독립적으로 반사시켜 기초 영상을 형성한다. 이를 위하여 상기 선형 반사패널(120)은 선형상의 광이 입사되는 라인을 따라 배열되며, 일 선형상의 기초 영상을 이루는 화소에 대응되는 다수의 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micro-mirror Device) 등으로 구성되는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3VECSEL(101)(103)(105)를 광원으로 포함하는 경우, 상기 선형 반사패널(120)은 상기 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈 (111)(113)(115)에서 정형된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3선형 반사패널(121)(123)(125)을 포함한다.

상기 스캐닝 미러(141)는 구동원(145)에서 제공된 구동력에 의하여 왕복 회전 구동되는 것으로, 상기 선형 반사패널(120)에서 형성된 선형상의 기초 영상(C)을 상기 스크린(150) 상에 수직라인 단위로 주사하여 평면 영상(D)을 형성한다.

상기 투사광학계(130)는 상기 VECSEL(100)과 상기 스크린(150) 사이에 배치되어, 상기 스크린(150)으로 향하는 레이저 빔을 확대 투과시킨다.

상기한 바와 같이, 변조 가능한 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치는 VECSEL을 통하여 레이저 빔 출력을 변조함으로써, 별도의 칼라 휠(color wheel)의 채용없이도, 풀 칼라 영상을 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치는 스크린(250)에 레이저 빔을 주사하여 영상을 표시하는 것으로서, 변조된 레이저 빔을 출력하는 VECSEL(200)과, 광주사유니트 및 상기 VECSEL(200)와 상기 스크린(250) 사이에 배치되어 상기 스크린(250)으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계(230)를 포함한다.

상기 VECSEL(200)은 앞서 설명된 바와 같이 변조 가능한 구조의 레이저로서, 스크린(250)에 투영하고자 하는 영상에 대응되는 레이저 빔을 출력한다. 여기서, 상기 VECSEL(200)은 칼라 디스플레이를 구현하기 위하여, 적, 청, 녹색 파장의 레 이저 광을 각각 출력하는 제1 내지 제3VECSEL(201) (203)(205)을 포함하는 것이 바람직하다. 이 VECSEL(200)의 구성 자체는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 VECSEL(100)과 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 광주사유니트는 상기 VECSEL(200)에서 조사된 광을 주사하여 상기 스크린(250)에 평면 영상이 제공되도록 한다. 이를 위하여, 상기 광주사유니트는 실린드리컬 렌즈(210)와, 선형 반사패널(220) 및, 스캐닝 미러(241)를 포함한다.

상기 실린드리컬 렌즈(210)는 상기 VECSEL(200)에서 조사된 광의 단면 형상이 선형상의 광이 되도록 입사광을 정형한다. 그리고, 상기 선형 반사패널(220)은 상기 실린드리컬 렌즈(210)와 상기 스캐닝 미러(241) 사이에 배치되어, 입사된 선형상의 광을 화소 단위로 독립적으로 반사시켜 기초 영상을 형성한다.

본 실시예에서는 풀 칼라 화상을 구현시에도 상기 실린드리컬 렌즈(210)와 상기 선형 반사패널(220) 각각을 1 매로 구성한 점에서 일 실시예에 따른 실린드리컬 렌즈(도 5의 110)와 선형 반사패널(도 5의 120)과 구별된다.

본 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제1 내지 제3VECSEL(201)(203) (205) 각각에서 출력된 레이저 빔이 동일 진행되도록 가이드 하는 광경로 변환유니트(260)를 더 구비한다. 상기 광경로 변환유니트(260)는 상기 제1 내지 제3VECSEL (201)(203)(205)과 상기 실린드리컬 렌즈(210) 사이에 배치되는 것으로, 제1 및 제2빔스프리터(261)(263) 및 1매의 반사미러(265)를 포함하여 구성된다.

상기 제1빔스프리터(261)는 제1VECSEL(201)에서 조사된 소정 파장의 광 예컨대, 적색 파장의 광은 투과시키고, 상기 제2 및 제3VECSEL(203)(205) 각각에서 조 사된 소정 파장의 광 예컨대 청색 및 녹색 파장의 광은 반사시킨다. 따라서, 제1 내지 제3VECSEL(201)(203)(205) 각각에서 출력된 레이저 빔 모두가 상기 실린드리컬 렌즈(210) 쪽으로 향하도록 한다.

상기 제2빔스프리터(263)는 상기 제2VECSEL(203)에서 조사된 소정 파장의 광 예컨대 청색 파장의 광은 반사시키고, 상기 제3VECSEL(205)에서 조사된 소정 파장의 광 예컨대 녹색 파장의 광은 투과시킨다. 따라서, 상기 제2 및 제3VECSEL(203)(205) 각각에서 출력된 레이저 빔 모두가 상기 제1빔스프리터(261) 쪽으로 향하도록 한다.

상기 반사미러(265)는 상기 제3VECSEL(205)와 상기 제2빔스프리터(263) 사이에 배치되는 것으로, 상기 제3VECSEL(205)에서 조사된 소정 파장의 광 예컨대 녹색 파장의 광을 반사시켜, 이 광이 상기 제2빔스프리터(263) 쪽으로 향하도록 한다.

여기서, 상기 광경로 변환유니트(260)를 구성하는 상기 제1 및 제2빔스프리터(261)(263)과, 상기 반사미러(265)의 기능 및 광학적 배치는 예시적인 것에 불과한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 제1 내지 제3VECSEL(201)(203) (205) 각각에서 조사된 레이저 빔을 합성하여 상기 실린드리컬 렌즈(210)로 향하도록 하는 다양한 구성으로 변형 가능하다.

상기 투사광학계(230) 및 상기 스캐닝 미러(245)는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 동일 이름의 구성요소와 실질적으로 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 바와 같이, 변조 가능한 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치는 VECSEL 을 통하여 레이저 빔 출력을 변조함으로써, 별도의 칼라 휠(color wheel)의 채용없이도, 풀 칼라 영상을 구현할 수 있다. 또한, 광경로 변환유니트를 통하여 단일 경로로 진행되도록 함으로써, 각각 1매의 실린드리컬 렌즈와 선형 반사패널을 통하여 풀 칼라 영상을 구현할 수 있으므로 구성요소를 보다 콤팩트화 할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 VECSEL은 가동미러 유니트를 외부 공진기로 채용함으로써, VECSEL 자체의 구성으로 변조 가능한 레이저 출력을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 VECSEL을 채용하는 것으로, 별도의 광 변조기 내지는 칼라 휠 등의 구성 없이도 광 변조가 요구되는 분야에 널리 응용될 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 변조 가능한 VECSEL을 채용한 디스플레이 장치는 투사하고자 하는 화상에 대응되게 출력되는 레이저를 제어할 수 있으므로, 별도의 외부 광 변조기 또는 칼라 휠 등의 구성 없이도 풀 칼라 영상을 제공할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims

펌핑 광원과;

상기 펌핑 광원에서 조사된 펌프 빔에 의해 여기되어, 소정 파장의 레이저 빔을 조사하는 레이저 칩과;

상기 레이저 칩으로부터 이격되며, 상기 레이저 칩에서 조사된 광의 입사광축에 대해 경사 배치되어, 입사된 레이저 빔의 진행 경로를 변환하는 폴딩미러와;

상기 폴딩미러와 마주하게 배치되는 것으로, 상기 폴딩미러에서 반사되어 입사되는 레이저 빔을 선택적으로 상기 폴딩미러 쪽으로 반사시키도록 전원의 공급 여부에 따라 회전 구동되어 레이저 빔의 출력을 제어하는 가동미러 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저(VECSEL).
제1항에 있어서, 상기 가동미러 유니트는,

베이스와;

상기 베이스 상에 회동 가능하게 설치된 가동미러와;

상기 베이스에 설치되어, 상기 가동미러를 회동 구동하는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
제2항에 있어서,

상기 구동부는 압전 구동, 정전용량 구동 및 전자기 구동 중에서 선택된 어느 하나로 상기 가동미러를 구동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 폴딩미러와 상기 가동미러 유니트 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 레이저 칩에서 조사된 레이저 빔의 파장을 1/2 파장의 레이저 빔으로 변환하는 SHG 결정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
제4항에 있어서,

상기 레이저 칩과 상기 폴딩미러 사이의 광경로 상에 배치되어, 소정 파장의 레이저 빔 만을 통과시키는 복굴절 필터와;

상기 레이저 칩의 일면에 형성되는 것으로, 상기 레이저 칩에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트싱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
제4항에 있어서,

상기 레이저 칩과 마주하는 상기 폴딩미러의 일 면에 형성되는 것으로,

상기 레이저 칩에서 조사된 레이저 빔과 동일 파장의 광의 대부분은 반사시키고, 상기 SHG 결정에 의해 파장 변환된 광의 대부분은 투과시키도록 된 파장필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 외부 공진기형 면발광 레이저.
스크린에 레이저 빔을 주사하여 영상을 표시하는 레이저 디스플레이 장치에 있어서,

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 구조를 가지는 것으로, 변조된 레이저 빔을 출력하는 VECSEL과;

상기 VECSEL에서 출력된 레이저 빔을 주사하여 상기 스크린에 평면 영상이 제공되도록 하는 광주사유니트와;

상기 VECSEL과 상기 스크린 사이에 배치되어, 상기 스크린으로 향하는 레이저 빔을 확대 투과시키는 투사광학계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제7항에 있어서, 상기 광주사유니트는,

상기 VECSEL에서 출력된 레이저 빔의 단면 형상이 선형상의 광이 되도록 입사광을 정형하는 실린드리컬 렌즈와;

입사된 선형상의 광을 화소 단위로 독립적으로 반사시켜 기초 영상을 형성하는 선형 반사패널과;

상기 선형 반사패널에서 형성된 선형상의 기초 영상을 상기 스크린 상에 주사하여 평면영상을 형성하는 스캐닝 미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,

상기 VECSEL은 적, 청, 녹색 파장의 레이저 빔을 각각 조사하는 제1 내지 제 3VECSEL을 포함하고,

상기 실린드리컬 렌즈는 상기 제1 내지 제3VECSEL에서 출력된 레이저 빔의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈를 포함하며,

상기 선형 반사패널은 상기 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈에서 정형된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3선형 반사패널을 포함하여, 풀칼라의 화상을 구현할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,

상기 실린드리컬 렌즈 및 상기 선형 반사패널 각각은 1매로 구성되고,

상기 VECSEL은 적, 청, 녹색 파장의 레이저 빔을 출력하는 제1 내지 제3VECSEL을 포함하며,

상기 제1 내지 제3VECSEL과 상기 실린드리컬 렌즈 사이에 배치되어, 상기 제1 내지 제3VECSEL 각각에서 출력된 레이저 빔이 동일 경로로 진행되도록 가이드하는 광경로 변환 유니트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제7항에 있어서,

상기 폴딩미러와 상기 가동미러 유니트 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 레이저 칩에서 조사된 레이저 빔의 파장을 1/2 파장의 레이저 빔으로 변환하는 SHG 결정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,

상기 레이저 칩과 상기 폴딩미러 사이의 광경로 상에 배치되어, 소정 파장의 레이저 빔 만을 통과시키는 복굴절 필터와;

상기 레이저 칩의 일면에 형성되는 것으로, 상기 레이저 칩에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트싱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,

상기 레이저 칩과 마주하는 상기 폴딩미러의 일 면에 형성되는 것으로,

상기 레이저 칩에서 조사된 레이저 빔과 동일 파장의 광의 대부분은 반사시키고, 상기 SHG 결정에 의해 파장 변환된 광의 대부분은 투과시키도록 된 파장필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.